(57)【要約】【課題】給水流量調整弁の弁体を進退制御して給水流路の開口を調整することにより、給水流量を設定流量に収斂させるフィードバック制御する給水流量調整装置において、給水圧の増減等に基づく供給流量の異常の増減が発生するフィードバック制御の長時間化を抑制する。【解決手段】給水圧の増減等に基づいて供給流量の異常の増減が発生した場合には、弁体の進退動作時間を速遅することによって給水流路の開口の閉開を早くして、給水流量調整弁を流通する給水流量を増減し、フィードバック制御の長時間化を抑制する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水源から供給される水の給水流量を設定されている設定給水流量に調整する給水流量調整装置であり、当該給水流量調整装置は、給水流量調整弁と、同給水流量調整弁の上流側の給水流量を検出する流量検出センサと、前記給水流量調整弁を制御する制御装置を備え、前記給水流量調整弁は、弁体の進退動作によって、最大給水流量と最小給水流量間で給水流量を調整する機能を備えているものであり、前記制御装置は、前記流量検出センサにて検出された給水流量に基づいて、前記給水流量調整弁における単位流量当たりの前記弁体の進退の動作時間αを算出する機能、実給水流量Ｌと設定給水流量Ｌ0の差ΔＬ（Ｌ−Ｌ0）を算出する機能、および、算出された係数αと給水流量差ΔＬから前記給水流量調整弁における弁体の進退動作時間αΔＬを算出する機能を備えるものであり、当該制御装置は、算出された進退動作時間に基づいて前記給水流量調整弁の弁体の進退動作を制御することによって、給水源から前記給水流量調整弁を通して供給される水の給水流量を設定給水流量に収斂させるフィードバック制御を行うことを特徴とする給水流量調整装置。
【請求項２】
請求項１に記載の給水流量調整装置において、前記給水流量調整弁の上流側の給水流量が増加した場合には、前記制御装置は、前記給水流量調整弁の弁体を流路の開口が閉じる方向へ動作させることを特徴とする給水流量調整装置。
【請求項３】
請求項１に記載の給水流量調整装置において、前記給水流量調整弁の上流側の給水流量が減少した場合には、前記制御装置は、前記給水流量調整弁の弁体を流路の開口が開く方向へ動作させることを特徴とする給水流量調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給水源から供給される水の給水流量を設定されている給水流量、すなわち、設定給水流量に調整する給水流量調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
給水源から供給される水を使用する場合、供給される水の給水流量を設定給水流量に調整することを要請されることが多い。例えば、電解水生成装置においては、電解槽の電解室へ供給される被電解水は、設定された特性の電解生成水を生成するための一要因として、設定給水流量で電解室へ供給されることが要請される。当該要請に対処するためには、給水源から水を供給する給水管路に給水流量調整弁を介装し、流量検出センサにて検出される給水流量に基づいて、当該給水流量調整弁を通して流れる給水流量を調整するフィードバック制御を行う手段を採っている（特許文献１を参照）。
【０００３】
当該フィードバック制御を採る場合には、給水流量調整弁における給水流量を的確に調整するための制御装置が使用される。本発明では、当該給水流量調整弁と当該制御装置を備えるものを給水流量調整装置と称するが、当該給水流量調整装置を構成する給水流量調整弁としては、その流路の開口を拡大および縮小（絞）動作する、任意の構成の弁体を有する給水流量調整弁が採用され、また、当該給水流量調整装置を構成する制御装置としては、当該給水流量調整弁を構成する弁体を的確に動作させる、任意の機能を有する制御装置が採用される。
【特許文献１】特開平１０−７１３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、給水流量調整装置を構成する給水流量調整弁として、給水流量の調整が最大給水流量と最小給水流量の間で給水流量が調整可能に構成されていて、かかる構成の下で弁体を進退動作することにより給水流量を調整する形式の給水流量調整弁を採用する場合には、当該給水流量調整弁を進退動作させる動作時間が一定であることから、当該給水流量調整弁の上流側（給水源からの給水側）と下流側（調整済み側）間に給水流量に大きな差が生じた場合には、給水流量を設定流量に収斂させるためには相当の時間を要することになる。
【０００５】
当該給水流量調整弁の上流側（給水源からの給水側）と下流側（調整済み側）間に、給水流量に大きな差が生じる原因は幾つかある。例えば、給水源からの水の供給中に給水源の水圧が大きく変化した場合や、給水源からの水の供給を開始した直後に、当該給水流量調整弁の上流側と下流側間での給水流量の差が大きい。
【０００６】
図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すグラフは、給水源から水の供給を開始した直後のフィードバック制御の状態を示すグラフであって、給水流量を設定流量に収斂させるのに、相当の時間を要することを示している。図６（ａ）は給水圧が正常圧の状態の場合を示し、図６（ｂ）は給水圧が正常圧に比較して高圧の状態を示し、図６（ｃ）は給水圧が正常圧に比較して低圧の状態を示している。給水圧が正常圧より高圧の場合には、当該給水流量調整弁に一気に付与される給水流量が大きいことから、図６（ｂ）のグラフは、給水流量を設定流量に収斂させるフィードバック制御に長時間かかることを示している。また、給水圧が正常圧より低圧の場合は、当該給水流量調整弁に一気に付与される給水流量が少ないことから、図６（ｃ）のグラフは、給水流量を設定流量に収斂させるフィードバック制御に長時間かかることを示している。
【０００７】
本発明は、給水量調整弁として上記した形式の給水量調整弁を採用した場合に発生する上記した問題に対処するものであり、その目的とするところは、当該給水流量調整弁の上流側と下流側間での給水流量に大きな差が発生した場合、給水流量を設定流量に収斂させるフィードバック制御に要する時間を従来に比較して大幅に短縮させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、給水源から供給される水の給水流量を設定給水流量に調整する給水流量調整装置に関する。本発明に係る給水流量調整装置は、給水流量調整弁と、同給水流量調整弁の上流側の給水流量を検出する流量検出センサと、前記給水流量調整弁を制御する制御装置を備える給水流量調整装置であり、前記給水流量調整弁は、弁体の進退動作によって、最大給水流量と最小給水流量間で給水流量を調整する機能を備えているものであり、前記制御装置は、前記流量検出センサにて検出された給水流量に基づいて、前記給水流量調整弁における単位流量当たりの前記弁体の進退の動作時間αを算出する機能、実給水流量Ｌと設定給水流量Ｌ0の差ΔＬ（Ｌ−Ｌ0）を算出する機能、および、算出された係数αと給水流量差ΔＬから前記給水流量調整弁における弁体の進退動作時間αΔＬを算出する機能を備えるものであり、当該制御装置は、算出された進退動作時間に基づいて前記給水流量調整弁の弁体の進退動作を制御することによって、給水源から前記給水流量調整弁を通して供給される水の給水流量を設定給水流量に収斂させるフィードバック制御を行うことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明に係る給水流量調整装置においては、前記給水流量調整弁の上流側の給水流量が増加した場合には、前記制御装置は、前記給水流量調整弁の弁体を流路の開口が閉じる方向へ動作させ、また、前記給水流量調整弁の上流側の給水流量が減少した場合には、前記制御装置は、前記給水流量調整弁の弁体を流路の開口が開く方向へ動作させるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る給水流量調整装置によれば、給水源における給水圧の上昇等により、給水流量調整弁の上流側の給水流量が大幅に増加した場合には、制御装置は、当該給水流量調整弁を構成する弁体の、流路の開口を閉じる方向への動作時間を短縮して、当該給水流量調整弁の給水流路を閉じる動作を速め、当該給水流路を流通する水の給水流量を抑えるべく機能する。このため、給水流量を設定流量に収斂させるフィードバック制御の時間増加を大幅に抑制することができる。図６（ｄ）に示すグラフは、給水流量を設定流量に収斂させるフィードバック制御の時間が短縮されることを示している。
【００１１】
また、本発明に係る給水流量調整装置によれば、給水源における給水圧の降下等により、給水流量調整弁の上流側の給水流量が大幅に減少した場合には、制御装置は、当該給水流量調整弁を構成する弁体の、流路の開口を開く方向への動作時間を短縮して、当該給水流量調整弁の給水流路を開く動作を速め、当該給水流路を流通する水の給水流量を増加すべく機能する。このため、供給流量を設定流量に収斂させるフィードバック制御の時間増加を大幅に抑制することができる。図６（ｄ）に示すグラフは、給水流量を設定流量に収斂させるフィードバック制御の時間が短縮されることを示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、給水流量調整装置に関する。本発明に係る給水流量調整装置は、給水源から供給される水の給水流量を設定給水流量に調整する給水流量調整装置であって、給水流量調整弁と、同給水流量調整弁の上流側の給水流量を検出する流量検出センサと、前記給水流量調整弁を制御する制御装置を備えている。図１には、本発明の一実施形態に係る給水流量調整装置を装備した電解水生成装置を示している。
【００１３】
当該電解水生成装置は、有隔膜電解槽を主体とする公知のもので、有隔膜電解槽１０ａの各電解室Ｒ1，Ｒ2に供給する被電解水を調製する原液として使用される濃塩水を貯留する塩水タンク１０ｂを備えている。被電解水を調製する原液である濃塩水は、供給ポンプ１１の駆動によって被電解水の供給管路１２内に一定の供給流量で継続して供給され、被電解水の調製用原水として給水源から供給管路１２内に給水される水道水と混合して所定濃度の希薄塩水となる。供給管路１２内にて調製された希薄塩水は、被電解水として、有隔膜電解槽１０ａの各電解室Ｒ1，Ｒ2内に供給される。
【００１４】
当該電解水生成装置の電解運転においては、上記のように調製した所定濃度の希薄塩水が被電解水として各電解室Ｒ1，Ｒ2内に供給されるとともに、各電解室Ｒ1，Ｒ2内に配設されている各電極１３ａ，１３ｂに、直流電源１４から所定の電圧が印加される。これにより、被電解水は各電解室Ｒ１，Ｒ2内にて電解され、陽極側の電解室では電解生成酸性水が生成され、かつ、陰極側の電解室では電解生成アルカリ性水が生成される。電解室Ｒ1内にて生成された一方の電解生成水は導出管路１５ａを通して系外に導出され、かつ、電解室Ｒ2内にて生成された他方の電解生成水は導出管路１５ｂを通して系外に導出される。
【００１５】
当該電解水生成装置の電解運転中、電流検出センサ１６ｂは、各電極１３ａ，１３ｂ間を流れる電流値を検出して、検出した電流値を制御装置２０に出力する。制御装置２０は、入力される電流値が設定された電解電流値とは相違する場合には、供給ポンプ１１の吐出流量を増減して被電解水の塩濃度を増減制御して、一定電圧下での電解電流値を設定されている電流値になるように機能する。
【００１６】
なお、図１における符号１６ａは、被電解水の塩濃度を検出する塩濃度検出センサであり、塩濃度センサ１６ａは、検出した塩濃度を制御装置２０に出力する。制御装置２０は、入力された塩濃度に基づいて、被電解水の塩濃度をフィードバック制御する。また、符号１７ａはチェック弁であり、符号１７ｂは電磁開閉弁である。電磁開閉弁１７ｂは制御装置２０にて開閉制御されるもので、当該電解水生成装置の電解運転に際して開放されて、被電解水の調製用原水である水道水を供給管路１２に導入する。当該水道水は、供給管路１２の途中に介在させた給水流量調整弁３０を通して導入される。給水流量調整弁３０は、制御装置２０とともに、本発明の一実施形態に係る給水流量調整装置を構成するものである。
【００１７】
当該給水流量調整装置を構成する給水流量調整弁３０は、図２および図３に示すように、弁機構部３０ａと、弁機構部３０ａの弁体を進退させる駆動機構部３０ｂとからなるもので、弁機構部３０ａを構成する弁ハウジング３１内には、図４に示すように流量検出センサ３０ｃが組込まれている。図４は、弁ハウジング３１を縦断した状態を示している。
【００１８】
弁機構部３０ａを構成する弁ハウジング３１は、Ｔ字状を呈する円筒体であって、内部に三叉路状の内孔（水平状の第１内孔３１ａと垂直状の第２内孔３１ｂ）を有し、第１内孔３１ａの一端からニードル状の弁本体３２がナット３３を介して挿入されている。弁本体３２は、ナット３３内を軸方向へ摺動可能に組付けられていて、後述する駆動機構部３０ｂを構成する電動モータによって、第１内孔３１ａ内を進退可能になっている。弁本体３２は、その先端部にキャップ状の弁体３２ａを備えている。
【００１９】
弁ハウジング３１においては、その第１内孔３１ａが第２内孔３１ｂと交差する交差部の下流側に、円環状の弁部３１ｃを備えている。当該弁部３１ｃは、弁本体３２の弁体３２ａに対向して位置している。これにより、弁ハウジング３１の内部は、第２内孔３１ｂから弁部３１ｃを経て第１内孔３１ａの他端部に至る給水流路になっている。弁本体３２の弁体３２ａは、弁本体３２の進退に応じて給水流路内の弁部３１ｃに対して進退し、弁本体３２が前進すると給水流路の開口が縮小され、弁本体３２が後退すると給水流路の開口が拡大される。弁本体３２を進退動作させる駆動機構部３０ｂについては、図５に模式的に示している。
【００２０】
駆動機構部３０ｂは、電動モータ３４と、弁本体３２の軸部に噛合して弁本体３２を進退動作させる駆動ギヤ３５ａと、駆動ギヤ３５ａと電動モータ３４の駆動軸間に介在する減速ギヤ列３５ｂにて構成されている。駆動ギヤ３５ａには、回転体３５ｃが同軸的に組付けられている。回転体３５ｃは、その一端側外周にマグネット３６ａを備え、かつ、モータケース側には、一対のホール素子３６ｂ，３６ｃが取付けられている。ホール素子３６ｂ，３６ｃは、所定間隔を保持して配置されていて、駆動ギヤ３５ａと一体回転する回転体３５ｃが図示矢印Ａ方向に回転して、マグネット３６ａがホール素子３６ｂに達すると、ホール素子３６ｂはマグネット３６ａを検知して、電動モータ３４のそれ以上の同方向への回転を停止させる。また、回転体３５ｃは、この状態から矢印Ｂ方向へ回転して、マグネット３６ａがホール素子３６ｃに達すると、ホール素子３６ｃはマグネット３６ａを検知して、電動モータ３４のそれ以上の同方向への回転を停止させる。
【００２１】
すなわち、各ホール素子３６ｂ，３６ｃは一対で、駆動ギヤ３５ａの回転量を規制すべく機能し、電動モータ３４の駆動量を、回転体３５ｃのマグネット３６ａが各ホール素子３６ｂｃ，３６ｃに達する範囲内としている。電動モータ３４は、駆動することによって弁本体３２を進退させるが、弁本体３２の進退量は、回転体３５ｃのマグネット３６ａが各ホール素子３６ｂｃ，３６ｃに達する範囲内に規制される。回転体３５ｃの回転方向Ａを弁本体３２が前進する方向であるとすれば、回転体３５ｃのマグネット３６ａが各ホール素子３６ｂに達した時点が弁本体３２の最大前進状態となって、給水流路の開口を最大限縮小した状態を形成することになる。また、回転体３５ｃの回転方向Ｂを弁本体３２が後退する方向であるとすれば、回転体３５ｃのマグネット３６ａが各ホール素子３６ｃに達した時点が弁本体３２の最大後退状態となって、給水流路の開口を最大限拡大した状態を形成することになる。
【００２２】
当該給水流量調整装置で採用している給水流量調整弁３０では、弁本体３２が最大限前進して給水流路の開口を最大限縮小した状態では所定の最少流量が確保されるように、かつ、弁本体３２が最大限後進して給水流路の開口を最大限拡大した状態では所定の最大流量が確保されるようにそれぞれ設定されている。従って、制御装置２０は、当該給水流量調整弁２０の弁本体３２を、上記の進退範囲内で進退制御して、被電解水の調整用原水である水道水の給水流量のフィードバック制御を行う。
【００２３】
流量検出センサ３０ｃは、弁ハウジング３１内の給水流路として機能する第２内孔３１ｂ内に組込まれている。流量検出センサ３０ｃは、ケース３７ａ内に回転可能に収容してなるロータ３７ｂと、ロータ３７ｂの回転数を検出する磁性体からなる検出部３８にて構成されている。ロータ３７ｂはケース３７ａ内に収容された状態で、弁ハウジング３１の内孔３１ｂ内に組込まれており、検出部３８は、第２内孔３１ｂの壁部の外側に取付けられている。当該流量検出センサ３０ｃにおいては、弁ハウジング３１の第２内孔３１ｂ内を流れる原水によりロータ３７ｂが回転し、検出部３８にてロータ３７ｂの回転数が検出される。検出されたロータ３７ｂの回転数は、制御装置２０に出力される。制御装置２０は、入力された回転数に基づいて給水流量を算出する。
【００２４】
制御装置２０は、流量検出センサ３０ｃにて検出された給水流量（ロータ３７ｂの回転数）に基づいて、給水流量調整弁３０における単位流量当たりの弁本体３２（弁体３２ａ）の進退の動作時間αを算出する機能、実給水流量Ｌと設定給流水量Ｌ0の差ΔＬ（Ｌ−Ｌ0）を算出する機能、および、算出された係数αと給水流量差ΔＬから弁本体３２の進退動作時間αΔＬを算出する機能を備える。制御装置２０は、算出された進退動作時間αΔＬに基づいて、弁本体３２の進退動作を制御することによって、給水源から給水流量調整弁３０を通して供給される原水の給水流量を設定給水流量に収斂させるフィードバック制御を行う。
【００２５】
当該給水流量調整装置によれば、給水源における給水圧の上昇等により、給水流量調整弁３０の上流側の給水流量が大幅に増加した場合には、制御装置２０は、給水流路の開口を縮小すべく、当該給水流量調整弁３０を構成する弁本体３２を前進させるが、弁本体３２の前進動作時間を、給水流量の増大に応じて短縮して、弁本体３２の給水流路の開口を縮小する動作を速める。このため、給水流量調整弁３０を通して流れる原水の給水流量は短時間に抑制されて、その後の給水流量を設定流量に収斂させるフィードバック制御の時間を大幅に短縮する。図６（ｄ）に示すグラフは、上流側の給水流量が大幅に増加した場合の当該制御装置２０に基づく、給水流量を設定流量に収斂させるフィードバック制御の状態を示している。
【００２６】
また、当該給水流量調整装置によれば、給水源における給水圧の降下等により、給水流量調整弁３０の上流側の給水流量が大幅に減少した場合には、制御装置２０は、給水流路の開口を拡大すべく、当該給水流量調整弁３０を構成する弁本体３２を後退させるが、弁本体３２の後退動作時間を、給水流量の減少に応じて短縮して、弁本体３２の給水流路の開口を拡大する動作を速める。このため、給水流量調整弁３０を通して流れる原水の給水流量は短時間に抑制されて、その後の給水流量を設定流量に収斂させるフィードバック制御の時間を大幅に短縮する。図６（ｄ）に示すグラフは、上流側の給水流量が大幅に減少した場合の当該制御装置２０に基づく、給水流量を設定流量に収斂させるフィードバック制御の状態を示している。この場合は、上流側の給水流量が大幅に増加した場合と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る給水流量調整装置を装備した電解水生成装置を模式的に示す概略図である。
【図２】同給水流量調整装置を構成する給水流量調整弁の側面図である。
【図３】同給水流量調整弁の底面図である。
【図４】同給水流量調整弁を構成する弁機構部の縦断側面図である。
【図５】同給水流量調整弁を構成する駆動機構部を模式的に示す平面図（ａ）および側面図（ｂ）である。
【図６】原水の給水開始から給水流量を設定流量値に収斂させるフィードバック制御の状態を経時的に示すグラフであって、給水圧が正常圧状態における制御状態（ａ）、給水圧が高圧状態における制御状態（ｂ）、給水圧が低圧状態における制御状態（ｃ）、本発明に係る給水流量調整装置を使用した場合の給水圧が高圧状態および定圧状態における制御状態（ｄ）を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２８】
１０ａ…有隔膜電解槽、１０ｂ…塩水タンク、１１…供給ポンプ、１２…供給管路、１３ａ，１３ｂ…電極、１４…直流電源、１５ａ，１５ｂ…導出管路、１６ａ…電流検出センサ、１６ｂ…塩濃度検出センサ、１７ａ…チェック弁、１７ｂ…電磁開閉弁、Ｒ1，Ｒ2…電解室、２０…制御装置、３０…給水流量調整弁、３０ａ…弁機構部、３０ｂ…駆動機構部、３０ｃ…流量検出センサ、３１…弁ハウジング、３１ａ…第１内孔、３１ｂ…第２内孔、３２…弁本体、３２ａ…弁体、３３…ナット、３４…電動モータ、３５ａ…駆動ギヤ、３５ｂ…減速ギヤ列、３５ｃ…回転体、３６ａ…マグネット、３６ｂ，３６ｃ…ホール素子、３７ａ…ケース、３７ｂ…ロータ、３８…検知部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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